溶接中の冷たい亀裂の原因

コールドクラッキングは、溶接産生のより一般的なタイプの亀裂であり、これは、溶接が低温に冷却され、低合金の高強度鋼の場合、マルテンサイト変換温度の周りに発生するときに発生します。冷たい亀裂形成の3つの要素は、鋼の硬化傾向、溶接の水素含有量とその分布、および溶接接合部の応力状態です。

I.硬化傾向

鋼の硬化傾向は、主にその化学組成と冷却条件に依存します。鋼の硬化傾向が大きいほど、溶接時に冷たい亀裂を生成する可能性が高くなります。硬化傾向が大きいほど、溶接が加熱されるとより多くのマルテンサイト組織を生成することを意味するため、マルテンサイトの変形能力は脆性骨折になりやすいことを意味します。化学組成、冷却条件に加えて、溶接プロセス、プレートの厚さの構造に加えて、溶接接合部の硬化傾向。

その中で、鋼の硬化傾向に対する化学組成の影響は、次のように炭素等価法[2]を使用して大まかに推定できます。

Ce（iiw）= c + mn / 6 +（cr + mo + v） / 5 +（cu + ni） / 15

たとえば、厚さ20 mm未満の鋼板の場合、CE <0.4％の場合、硬化傾向は有意ではありません。

大きな硬化傾向のある金属は、熱の不均衡の条件下で多数の格子欠陥を形成し、ストレスと熱の不均衡の条件下で、亀裂源を形成し、膨張してマクロ亀裂を形成します。

水素が溶接および熱の影響を受けたゾーンに存在する場合、その靭性を低下させ、水素抑制を生成します。高炭素マルテンサイト硬化組織は、水素包発とコールド亀裂の感度に非常に敏感です。発熱ゾーンの最大硬度は、特定の高強度鋼の硬化傾向を評価するために一般的に溶接に使用されます。

第二に、水素

水素は、高強度の鋼溶接でのコールド亀裂の形成を引き起こす重要な要因の1つであり、遅延特性を持ち、通常は水素誘発遅延亀裂を '水素亀裂'または '水素誘導亀裂'と呼びます。 'delay 'の理由は、水素が鋼にびまんでびまんで、微視的な欠陥で収集し、ストレスを生成し、亀裂するのに一定の時間がかかるからです。

高強度鋼の溶接接合部の水素含有量が高いほど、亀裂に対する感受性が高くなり、水素含有量が特定の臨界値よりも大きい場合、亀裂が現れ始め、臨界値のサイズはケースごとに異なります。

溶接熱に影響を受けるゾーンの水素の濃度が十分に高い場合、マルテンサイト組織（ある場合）、したがって亀裂の形成がさらに包まれます。

第三に、ストレス状態

高強度の鋼溶接冷蔵亀裂は、鋼の硬化傾向、水素の有害な影響に依存するだけでなく、溶接された関節の応力状態にも依存し、ストレス状態は決定的な役割を果たします。熱応力（不均一な加熱と冷却）、位相の変化応力（位相変化中の組織の体積変化）、および溶接継手の構造、溶接シーケンスなどの形式は、制約力を形成できます。

上記のコールドクラッキングの形成の3つの要素は、それぞれに独自の本質的な法則がありますが、互いに影響を与えます。一般に、熱の影響を受けたゾーンと溶接金属の硬化傾向は、亀裂の固有の因子ですが、水素は鋼に組織形成が硬化した場合にのみ亀裂を誘導することに有害な役割を果たすことができます。